En el mundo de la ciencia existen muchas preguntas sin responder, hipótesis por comprobar y teorías que demostrar, que los científicos han predicho a lo largo de la historia de la humanidad con la finalidad de explicar el universo que nos rodea.
Aunque ahora estamos rodeados de innovadoras tecnologías y se han hecho grandes avances en la ciencia, aún nos queda mucho por descubrir.
En esta nota conocerás un descubrimiento que revolucionara el mundo de la física, puesto que se trata de un enigmático cristal que fue hipotetizado hace más de 90 años y que por fin fue revelado por un grupo de científicos.
Este asombroso descubrimiento del cristal fue publicado recientemente, en la revista científica Nature, por un grupo de expertos estadunidenses y japoneses, principalmente de la Universidad de Princeton, en donde afirman haber observado por primera vez el enigmático cristal de Wigner, el cual, es el estado sólido de los electrones subatómicos.
Los electrones, de manera normal, su comportamiento es orbitar alrededor de su núcleo atómico, debido a la atracción que generan los protones que lo componen. Si los protones no están presentes, los electrones tienden alejarse lo más posible unos de otros.
En el año de 1934 el fisicomatemático Eugene Wigner, creó una teoría que menciona que los electrones que se encuentren en un fondo uniforme, inerte y neutralizante, pueden dejar de repelerse y crear una red cristalina sólida, muy compacta y regular, sin un núcleo atómico central, en condiciones de densidades y temperaturas extremadamente bajas.
Esta teoría ha llevado años comprobarse y aunque existen estudios que han mostrado evidencia de cristales de Wigner, nunca se había visualizado directamente un Cristal de Wigner clásico o cuántico, formado de manera espontánea, la identificación de la simetría o la fusión de esta estructura, hasta el día de hoy, que fue realmente demostrado.
«Visualizar este cristal nos permite no solo observar su formación, confirmando muchas de sus propiedades, sino que también podemos estudiarlo de formas que no se podían hacer en el pasado«, mencionó Al Yazdani, físico de la Universidad de Princeton en un comunicado de la misma universidad.
En el estudio, los científicos utilizaron mediciones de microscopía de efecto túnel de barrido de alta resolución para obtener imágenes directamente de un cristal de Wigner de electrones, que fue inducido a bajas temperaturas por un campo magnético perpendicular en láminas grafeno sin imperfecciones.
«Con nuestro microscopio podemos confirmar que las muestras no presentan ninguna imperfección atómica en la red atómica del grafeno ni átomos extraños en su superficie en regiones con cientos de miles de átomos«, mencionó el físico Yazdani.
En el artículo, se menciona que la intensidad más alta del campo magnético fue de 13,95 Tesla, y la temperatura más baja alcanzada fue de 210 milikelvin, esto con el fin de examinar las propiedades estructurales en función de la densidad de electrones, el campo magnético y la temperatura.
Los expertos hallaron que los electrones se organizaban de manera espontánea para formar el Cristal de Wigner, y aunque trataban de repelerse unos a otros, debido a la baja densidad no podían estar alejados, lo que ayudaba a la formación de la red triangular ordenada, compacta y cristalina.
“Quieren alejarse unos a otros, pero mientras tanto, los electrones no pueden estar infinitamente separados debido a la densidad finita. El resultado es que forman una estructura reticular regularizada y muy empaquetada, con cada electrón localizado ocupando una cierta cantidad de espacio”, mencionó Minhao He, coautor del artículo.
Los científicos también pudieron observar que, ante el aumento de la densidad o la temperatura, da como resultado la fusión de la red cristalina de los electrones en una fase líquida isotrópica.
Algo que impresionó a los científicos, es que el cristal de electrones formado estuvo estable durante un tiempo mayor al estimado, cuando la densidad cambia en un grado bastante grande, diferente a las teorías que mencionan que el rango de densidad debería ser muy pequeño.
Por otro lado, el análisis de individual de la red permitió demostrar el movimiento de punto cero de los electrones, el cual es captado por la borrosidad de las imágenes al momento de ser captado el cristal de Wigner.
La formación estable de esta red cristalina de electrones es la evidencia de que antiguas teorías pueden ser comprobadas, además de dejar abierto un nuevo campo de investigación para la física cuántica.
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